【數據結構】5.1 順序表的查找以及二分查找的實現

類的結構如下：

class StaticSearchTable {
private:
    int *data;
    int data_number;
    bool search_seq(int loc,int key);
    void select_sort();
    bool flag;//區分是否為順序表
    
public:
    StaticSearchTable(int n,bool flag);
    int Search_Seq(int key);//順序查找
    int Search_Bs(int key);//折半查找（前提是必須是有序表）
    void print();
};

類的構造函數，這里加入了一個標志flag用來區分要創建的是順序表還是無序表（有序表即執行一次選擇排序）

StaticSearchTable::StaticSearchTable(int n,bool flag)
{
    this->flag = flag;
    srand(time(NULL));
    //n為數組元素個數，但是0是不存放數值的故data空間要多開一個
    data = new int[n + 1];
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        data[i + 1] = rand()%100;//0~99
    }
    data_number = n + 1;
    if (flag)
    {
        select_sort();
    }
    
}

二分法查找：

int StaticSearchTable::Search_Bs(int key)
{
    
    //設置三個變量low,mid,high保存數組的開始中間和末尾的序號
    int low = 1;
    int high = data_number;
    int result = 0;
    /*1.如果序號為mid的數組元素的值與x相等，相當於查找到了數據，返回mid
      2.如果x<a[mid]，表示要查找的數據x位於low與mid-1序號之間
      就不需要再去查找mid與high序號之間的元素了。因此將high變量的值改為mid-1,
      重新查找low與mid-1(即high變量的新值)之間的數據
    3.如果x>a[mid],表示要查找的數據x位於mid+1與high序號之間，就不需要再去查找low
      與mid序號之間的元素了。因此，將low變量的值改為mid+1，重新查找mid+1(即low變
      量的新值)與high之間的數據
    4.逐步循環，如果到low>high時還未找到目標數據x，則表示數組中無此數據*/
    while (low <= high)
    {
        int mid = (low + high) / 2;
        if (data[mid] == key)
        {
            result = mid;
            break;
        }
        else if (key < data[mid])
        {
            high = mid - 1;
        }
        else
        {
            low = mid + 1;
        }
    }
    return result;
}

直接查找，引入哨兵機制，減少判斷次數：

int StaticSearchTable::Search_Seq(int key)
{
    int i;
    data[0] = key;//哨兵，判斷是否已經完成整個順序表的遍歷操作
    for (i = data_number; !search_seq(i, key); i--);//從后往前查找
    return i;//i若返回0即查找失敗
}

所有查找如果失敗都是返回0，在主函數代碼中加一個判斷即可

下面給出菜單設計：

第一層菜單

void menu()//模擬菜單選項
{
    cout << " ------------------------------------------------------" << endl;
    cout << " |       1____________無序順序表查找                  |" << endl;
    cout << " |       2____________有序順序表查找                  |" << endl;
    cout << " |       0____________退出系統                        |" << endl;
    cout << " ------------------------------------------------------" << endl;
}

第二層菜單

void SortedMenu()//有序順序表模擬菜單選項
{
    cout << " ------------------------------------------------------" << endl;
    cout << " |       1____________有序順序查找                    |" << endl;
    cout << " |       2____________有序折半查找                    |" << endl;
    cout << " |       0____________返回                            |" << endl;
    cout << " ------------------------------------------------------" << endl;
}

總測試函數（通過switch case 和死循環來實現，最后的return 0以及 system(pause)可以刪去，因為按0直接是exit(0)）

int main()
{

    while (1)
    {
        menu();
        int select;
        cout << "請輸入您的選擇：";    
        cin >> select;
        switch (select)
        {
        case 1:    //無序順序表查找
        {    
            cout << "請輸入無序表中的元素個數：";
            int n;
            cin >> n;
            StaticSearchTable L(n,false);
            L.print();//輸出產生的無序表的元素
        while (1)
        {
            cout << "請輸入待查找的關鍵字：";
            int k;
            cin >> k;
            int result = L.Search_Seq(k);
            if (result > 0)
                cout << "查找成功，為第" << result << "個元素." << endl;
            else
                cout << "查找失敗，沒有關鍵字為" << k << "的元素." << endl;
            char finish;
            cout << "繼續查找嗎？(y/n)";
            cin >> finish;
            if (finish == 'n' || finish == 'N')
                break;
        }
        break;
        }
        case 2://有序順序表查找
        {
            
            cout << "請輸入有序表中的元素個數：";
            int n;
            cin >> n;
            StaticSearchTable L(n,true);
            L.print();//輸出產生的有序表的元素
            SortedMenu();//有序順序表查找選項菜單
            while (1)
            {
                int subSelect;
                cout << "請輸入選擇：";
                cin >> subSelect;
                if (subSelect == 0)//返回上一級
                    break;
                int k;
                cout << "請輸入待查找的關鍵字：";
                cin >> k;
                int result;
                if (subSelect == 1)
                    result = L.Search_Seq(k);//有序順序查找
                else if (subSelect == 2)
                    result = L.Search_Bs(k);//折半查找
                else
                {
                    cout << "選擇錯誤，請重新輸入！" << endl;
                    continue;
                }
                if (result > 0)
                    cout << "查找成功，為第" << result << "個元素." << endl;
                else
                    cout << "查找失敗，沒有關鍵字為" << k << "的元素." << endl;
            }
            break;
        }
        case 0:
            exit(0);
        default:
            cout << "您輸入的選項有誤，請重新輸入：";
        }
    }
    system("pause");
    return 0;
}

完整代碼：

/*設計查找順序表類，實現順序表（在無序和有序兩種情況）
的順序查找和折半查找等操作。*/
#include<iostream>
#include<ctime>
using namespace std;
class StaticSearchTable {
private:
    int *data;
    int data_number;
    bool search_seq(int loc,int key);
    void select_sort();
    bool flag;//區分是否為順序表
    
public:
    StaticSearchTable(int n,bool flag);
    int Search_Seq(int key);//順序查找
    int Search_Bs(int key);//折半查找（前提是必須是有序表）
    void print();
};
StaticSearchTable::StaticSearchTable(int n,bool flag)
{
    this->flag = flag;
    srand(time(NULL));
    //n為數組元素個數，但是0是不存放數值的故data空間要多開一個
    data = new int[n + 1];
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        data[i + 1] = rand()%100;//0~99
    }
    data_number = n + 1;
    if (flag)
    {
        select_sort();
    }
    
}
bool StaticSearchTable::search_seq(int loc,int key)
{
    if (!data)
    {
        exit(1);
    }
    return data[loc] == key;
}
int StaticSearchTable::Search_Seq(int key)
{
    int i;
    data[0] = key;//哨兵，判斷是否已經完成整個順序表的遍歷操作
    for (i = data_number; !search_seq(i, key); i--);//從后往前查找
    return i;//i若返回0即查找失敗
}
int StaticSearchTable::Search_Bs(int key)
{
    
    //設置三個變量low,mid,high保存數組的開始中間和末尾的序號
    int low = 1;
    int high = data_number;
    int result = 0;
    /*1.如果序號為mid的數組元素的值與x相等，相當於查找到了數據，返回mid
      2.如果x<a[mid]，表示要查找的數據x位於low與mid-1序號之間
      就不需要再去查找mid與high序號之間的元素了。因此將high變量的值改為mid-1,
      重新查找low與mid-1(即high變量的新值)之間的數據
    3.如果x>a[mid],表示要查找的數據x位於mid+1與high序號之間，就不需要再去查找low
      與mid序號之間的元素了。因此，將low變量的值改為mid+1，重新查找mid+1(即low變
      量的新值)與high之間的數據
    4.逐步循環，如果到low>high時還未找到目標數據x，則表示數組中無此數據*/
    while (low <= high)
    {
        int mid = (low + high) / 2;
        if (data[mid] == key)
        {
            result = mid;
            break;
        }
        else if (key < data[mid])
        {
            high = mid - 1;
        }
        else
        {
            low = mid + 1;
        }
    }
    return result;
}
void StaticSearchTable::select_sort()
{
    for (int i = 1; i < data_number; i++)
    {
        for (int j = i + 1; j < data_number; j++)
        {
            if (data[i] > data[j])
            {
                int temp = data[j];
                data[j] = data[i];
                data[i] = temp;
            }
        }
    }
    flag = true;//是順序表
}
void StaticSearchTable::print()
{
    if (flag)
    {
        cout << "順序表為:  ";
    }
    else
    {
        cout << "無序表為:  ";
    }
    for (int i = 1; i < data_number; i++)
    {
        cout << data[i] << " ";
    }
    cout << endl;
    
}
void menu()//模擬菜單選項
{
    cout << " ------------------------------------------------------" << endl;
    cout << " |       1____________無序順序表查找                  |" << endl;
    cout << " |       2____________有序順序表查找                  |" << endl;
    cout << " |       0____________退出系統                        |" << endl;
    cout << " ------------------------------------------------------" << endl;
}
void SortedMenu()//有序順序表模擬菜單選項
{
    cout << " ------------------------------------------------------" << endl;
    cout << " |       1____________有序順序查找                    |" << endl;
    cout << " |       2____________有序折半查找                    |" << endl;
    cout << " |       0____________返回                            |" << endl;
    cout << " ------------------------------------------------------" << endl;
}

int main()
{

    while (1)
    {
        menu();
        int select;
        cout << "請輸入您的選擇：";    
        cin >> select;
        switch (select)
        {
        case 1:    //無序順序表查找
        {    
            cout << "請輸入無序表中的元素個數：";
            int n;
            cin >> n;
            StaticSearchTable L(n,false);
            L.print();//輸出產生的無序表的元素
        while (1)
        {
            cout << "請輸入待查找的關鍵字：";
            int k;
            cin >> k;
            int result = L.Search_Seq(k);
            if (result > 0)
                cout << "查找成功，為第" << result << "個元素." << endl;
            else
                cout << "查找失敗，沒有關鍵字為" << k << "的元素." << endl;
            char finish;
            cout << "繼續查找嗎？(y/n)";
            cin >> finish;
            if (finish == 'n' || finish == 'N')
                break;
        }
        break;
        }
        case 2://有序順序表查找
        {
            
            cout << "請輸入有序表中的元素個數：";
            int n;
            cin >> n;
            StaticSearchTable L(n,true);
            L.print();//輸出產生的有序表的元素
            SortedMenu();//有序順序表查找選項菜單
            while (1)
            {
                int subSelect;
                cout << "請輸入選擇：";
                cin >> subSelect;
                if (subSelect == 0)//返回上一級
                    break;
                int k;
                cout << "請輸入待查找的關鍵字：";
                cin >> k;
                int result;
                if (subSelect == 1)
                    result = L.Search_Seq(k);//有序順序查找
                else if (subSelect == 2)
                    result = L.Search_Bs(k);//折半查找
                else
                {
                    cout << "選擇錯誤，請重新輸入！" << endl;
                    continue;
                }
                if (result > 0)
                    cout << "查找成功，為第" << result << "個元素." << endl;
                else
                    cout << "查找失敗，沒有關鍵字為" << k << "的元素." << endl;
            }
            break;
        }
        case 0:
            exit(0);
        default:
            cout << "您輸入的選項有誤，請重新輸入：";
        }
    }
    system("pause");
    return 0;
}

 

測試結果：